安徽肥西人。台湾省首任巡抚。字省三，号大潜山人。出生穷苦，少有大志，为人刚毅任侠，耿介勇敢。曾杀土豪、劫富户，为官府追捕之要犯。1854年，在乡兴办团练，对抗太平军。1859年率团勇驰援寿州，升千总。1862年，所部练勇编入淮军，号“铭字营”，援上海。连克奉贤、金山卫，累功擢副将，以总兵记名。克江阴，以提督记名。寻复无锡，加头品顶戴。1864年，克常州，擒斩陈坤书，赐黄马褂。次年，随曾国藩剿捻，擢直隶提督。李鸿章代曾国藩督师，奉命专剿东捻，论首功，予三等轻车都尉世职。以疾乞假去军。1868年，西捻突犯畿辅，急起赴援，西捻平，封一等男爵。1870年，受命督办陕西军务。旋引病乞归。乡居期间，博览群书，尤为关注西方科技文化，忧患时事，主张变法。1880年，新疆事起，召应至京，疏陈兵事，请兴铁路之利，后未行，遂还乡。立义庄、办义学，合创肥西书院，倡修府志、县志，助修大潜山、紫蓬山寺庙、包公祠等。

　　1884年，法军侵扰粤、闽，受诏复起，加巡抚衔，督台湾军务。抵台未一月，法兵至，毁基隆炮台。伺其登陆，战于山后，复基隆，而终不能守。扼沪尾（今淡水），调江南兵舰，受阻不得达。敌三犯沪尾，皆击退，相持日久。1885年，和议成，法兵始退。初授福建巡抚，寻设台湾行省，改台湾巡抚。任职6年间，力行改革，全面推进台湾近代化。一为巩固海防，建机器厂自制枪弹，设立军械所、火药局，重建加固炮台，设水雷局与水雷营，设总营务处，统辖全台军务，聘教练，配发洋枪，整军练兵；一为建设交通，1886年设电报总局，架设水陆电线。次年，成立全台铁路商务总局，聘英、德工程师修建铁路，为国人自办自建之首条铁路。1888年设立邮政总局和各地支局，发行邮票，开风气之先；一为兴办新式企业，先后设立硫磺厂、煤务局、机器锯木厂、煤油局等；一为发展商务。1886年设立商务局，于新加坡设立招商局（后改通商局），设立轮船公司；一为抚番与垦荒，恩威并用，剿抚兼施。1886年设全台抚垦总局，南、北、东三路分设抚垦局及分局，广招福建贫民扩垦，使番众与汉人共处杂居，移风易俗；一为整理财政，清理田赋，广开税源，增加财政收入；一为提倡新式教育，1887年创立西学堂，聘西人教习讲授外语、数学、理化、测绘、地理等课程。1890年又设电报学堂、番学堂；一为规划行政区划，增设府县，划疆分守，初具规模。1890年，加兵部尚书衔，命帮办海军事务。因病乞罢。1895年，中日《马关条约》签订，闻割台，悲愤至极，寻卒。谥壮肃。善诗。著有《刘壮肃公奏议》、《大潜山房诗稿》、《盘亭小录》、《刘铭传文集》。